Study of the effect of halogenated and perhalogenated persistent organic pollutants on the physicochemical properties of model biomembranes

Celem niniejszej pracy było przebadanie wpływu trudno rozpuszczalnych w wodzie polichlorowanych pestycydów i ich rozpuszczalnych w wodzie metabolitów na właściwości modelowych błon destruentów. Za uproszczone modele błon bakterii i grzybów glebowych służyły monowarstwy Langmuira utworzone przez fosfolipidy – główne składniki błon destruentów. W części literaturowej omówiono Konwencję Sztokholmską w Sprawie Trwałych Zanieczyszczeń Organicznych, wykorzystywane związki z grupy POP – endrynę, heksachlorobenzen, α-heksachlorocykloheksan, mirex i oktachloronaftalen, zdolność destruentów do rozkładania TZO, budowę błon komórkowych, monowarstwy, tworzące je surfaktanty i przyrząd do ich pomiary – wagę Langmuira, a na koniec metody modelowania błon. W części eksperymentalnej omówiono i przedyskutowano uzyskane wyniki: izotermy ciśnienia powierzchniowego, moduły ściśliwości, zdjęcia z mikroskopu BAM a także dane uzyskane za pomocą dyfrakcji promieniowania synchrotronowego – technika GIXD. Sprawdzono też wpływ rozpuszczalnego metabolitu HCNA na badane monowarstwy. Badania wykazały szczególną odporność bakterii o znacznej zawartości kardiolipiny w błonach komórkowych na działanie polichlorowanych zanieczyszczeń, a także, że polichlorowane pestycydy w zależności od struktury w różny sposób oddziałują z błonami komórkowymi i że część z nich może nie wykazywać aktywności membranowej.

The aim of this study was to investigate the influence of sparingly soluble in water polychlorinated pesticides and their water-soluble metabolites on the properties of model membranes of decomposers. The Langmuir monolayers formed by phospholipids - the main components of membranes of decomposers – were used as a simple models of soil bacteria and fungi membranes. The literature section discusses The Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants, tested POPs – endrin, hexachlorobenzene, α-hexachlorocyclohexane, mirex and octachloronaphthalene, the biodegradation of POPs by decomposers, structure of cell membranes, chemistry of surfactants, foundations of the Langmuir monolayer technique and finally, membrane modeling methods. In the experimental part the obtained results: surface pressure isotherms, compression moduli, BAM microscope images and the data provided by the diffraction of synchrotron radiation – GIXD technique were presented and discussed. The effect of the soluble metabolite HCNA on the studied monolayers was also investigated. The studies have shown the specific resistance of bacteria with a significant cardiolipin content in cell membranes to polychlorinated pollutants, and that polychlorinated pesticides interact in different ways with cell membranes depending on their structure and that some of them do not exhibit membrane activity.